Z uwagi na możliwość rozmaitego rozmieszczenia przestrzennego atomów wodoru i grup -OH wokół atomów Występuje zjawisko stereoizomerii. Do szeregu D zaliczamy te, których grupa -OH jest po prawej stronie (przy ostatnim C) (L po lewej)
Skręcalność wiązań określa się doświadczalnie i nie zawsze konfiguracja D pokrywa się ze skręcalnością w prawo, a L w lewo.
Enancjomery różniące się konformacją na wszystkich centrach asymetrii - izomeria optyczna (izomery lustrzane).
CHO-(H-C-OH)-(HO-C-H)-(H-C-OH)-(H-C-OH)-CH2OH to D-glukoza
CHO-(HO-C-H)-(H-C-OH)-(HO-C-H)-(HO-C-H)-CH2OH to L-glukoza
Mieszanina racemiczna jest złożona z równomolowych ilości obu enancjomerów, nie skręca płaszczyzny światła spolaryzowanego. Przejście od jednego enancjomeru do drugiego wiąże się ze zmianą konformacji na wszystkich centrach asymetri.
Epimery - szczególny przypadek diastereoizomerów różniących się między sobą konfiguracją tylko na jednym centrum chiralności. Epimerom D-glukozy jest D-mannoza
CHO-(H-C-OH)-(HO-C-H)-(H-C-OH)-(H-C-OH)-CH2OH
CHO-(HO-C-H)-(HO-C-H)-(H-C-OH)-(H-C-OH)-CH2OH
Epimery nie dotyczą węgla 1 u aldoz i węgla 2 u ketoz
W roztworze wodnym monosacharydy istnieją w stanie równowagi pomiędzy formą łańcuchową a formą cykliczną Odmianę półacetalową, to staje sie przyczyną pojawienia dodatkowego centrum chiralności przy węglu 1 u aldoz węgla 2 u ketoz-anomery (anomer α ma grupę OH po prawej stronie, β po lewej)
HC1OH-(H-C-OH)-(HO-C-H)-(H-C-OH)-(H-C2)-(CH2OH) C1-O-C2 <α
Proces anomeryzacji jest reakcją odwracalną czyli odmiana α może w roztworze ulegać przekształceniu w anomer β i odwrotnie, aż do ustalenia się równowagi. Przemiana tego typu jest związana ze zmianą skręcalności właściwej i nosi nazwę MUTAROTACJI
ANOMERYLACJA- zdolność wzajemnego przechodzenia w siebie obu form półacetalowych α i β przez formę łańcuchową. Anomeryzacji nie ulegają glikozydy, ponieważ mają zablokowany hydroksyl glikozydowy.
Są związkami krystalicznymi, dobrze rozpuszczalne w wodzie, trudno w metanolu i etanolu i niepolarnych.
Jest jednym z niewielu z szeregu L a skręcająca w prawo
Występuje w postaci polisacharydu zwanego arobanem
Jest składnikiem żywic drzew liściastych (wiśni, czereśni)
Otrzymuje się ją przez hydrolizę żywic
CHO-(HCOH)-(HOCH)-(HOCH)-CH2OH
Rozpowszechniona jako składnik żywic oraz jako monomer ksylanu tj. polisacharydu towarzyszącego celulozie w słomie, kukurydzy, bawełnie.
CHO-(HCOH)-(HOCH)-(HCOH)-CH2OH
Jest podstawowym składnikiem kw. nukleinowych, czyli występuje w każdej komórce
CHO-(HCOH)-(HCOH)-(HCOH)-CH2OH
Jest bardzo ważną heksozą we wszystkich żywych organizmach
Dawniej nazywano ją dekstrozą z uwagi na +skręcalność
W stanie wolnym występuje w winogronach
Znajduje się także razem z fruktozą w nektarze kwiatów
Jest rozpowszechniona w postaci disacharydów (maltoza, cukroza, laktoza)
W organizmach żywych stanowi podstawowe źródło energii i występuje zarówno w stanie wolnym jak i w postaci zapasowych polisacharydów, czyli glikogenu (człowiek, zwierzęta) i skrobi (rośliny)
Jest również częścią składową celulozy, podstawowego składnika tkanki podporowej roślin
|
We krwi znajduje się 0,1% glukozy
Jest jedyną substancją energetyczną odpowiedzialną za dostarczenie energii do mózgu (w warunkach normalnych), poni8eważ w mózgu glukoza nie jest przechowywana, musi być ona dostarczana do organizmu w sposób ciągły
jest też głównym źródłem energii dla serca
organizm człowieka zużywa codziennie do celów energetycznych ok. 120g glukozy, z czego 60% idzie na mózg
D-glukoza występuje zawsze w formie piranozowej
Zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym, żywnościowym
Produkowana na drodze enzymatycznej lub kwasowej skrobi ziemniaczanej lub mąki kukurydzianej
CHO-(HCOH)-(HOCH)-(HCOH)-(HCOH)-CH2OH
Rzadko występuje w stanie wolnym
Nieduże ilości znajdują się w skórze pomarańczowej i w kiełkujących nasionach
Najczęściej spotykana pod postacią polisacharydów zwanych mannami min. w grochu, cebuli, grzybach.
W przyrodzie występuje anomer β-D-mannoza
CHO-(HOCH)-(HOCH)-(HCOH)-(HCOH)-CH2OH
W stanie wolnym występuje bardzo rzadko, natomiast jest składnikiem laktozy, wchodzi również w skład rafinozy i polisacharydów zwanych galaktanami
Galaktozy znajdują się w różnych gumach i śluzach roślinnych, oprócz tego wstępują w substancjach pektynowych soi, kawie, łubinie i grochu
CHO-(HCOH)-(HOCH)-(HOCH)-(HCOH)-CH2OH
Nazywana jest lewulozą albo cukrem owocowym
W stanie wolnym występuje obok D-glukozy w kwiatach, miodzie owocach
Natomiast w stanie związanym wchodzi w skład sacharozy , rafinozy, oraz insuliny (polisacharyd)
W stanie wolnym występuje w postaci piranozowej, natomiast w oligo i polisacharydach występuje w formie furanowej
Jest obok glukozy podstawowym cukrem owoców, ze względu na dużą siłę słodzącą decyduje o smaku gruszek jabłek
Ma duże znaczenie w technologii żywności bo bardzo trudno krystalizuje, przeszkadza innym cukrom w krystalizacji (wykorzystuje się to przy produkcji konfitur)
CH2OH-(C=O)-(HOCH)-(HCOH)-(HCOH)-CH2OH
Disacharydy (sacharoza, laktoza, maltoza)
Tetrasacharydy (stachioza)
Oligosacharydy-zbudowane są z dwóch do 10 cząsteczek monosacharydów połączonych wiązaniem o-glikozydowym
Najbardziej rozpowszechnione są disacharydy
Mniejsze oligosacharydy związane są z białkami (glikoproteiny), z lipidami (glikolipidy) => wchodzą one w skład błon komórkowych.
Znajduje się w zielonych częściach roślin, dużo jest w korzeniach (w buraku ~16%), trzcina cukrowa ~20%, jabłka pomarańcze ~6%, banany ~5%
Jest cukrem nieredukującym
Powyżej pewnej temperatury ulega karmelizacji
Duże znaczenie chemiczne ma produkt chemicznej lub enzymatycznej hydrolizy sacharozy na równocząsteczkową mieszaninę glukozy i fruktozy =>inwertowanie i cukier inwertowany C12H22O11 + H2O → C6H12O6 [glukoza α20=+52,5°] + C6H12O6 [fruktoza α20=-93°]
|
Bardzo słodki cukier bo jest fruktoza
W czekoladzie sacharoza pełni rolę wypełniacza
Jest disacharydem składającym się z glukozy i galaktozy
Występuje w mleku w stężeniu 4-6%, wykryto go również w pyłku kwiatów
Nie ulega fermentacji pod wpływem zwykłych drożdży lecz pod wpływem drożdży laktozowych (zw. grzybkiem kefirowym)
Jest cukrem redukującym i ulega mutarotacji
Stosowane w przemyśle farmaceutycznym i cukrowniczym
W przewodzie pokarmowym jest hydrolizowana przez enzym β-D-galaktozydaza, jego brak w organizmie powoduje nietolerancję laktozy
Maltoza (zwana cukrem słodowym bo występuje w dużych ilościach w słodzie jako produkt enzymatycznego rozkładu skrobi, ten proces katalizowany jest przez β-amylazę)
Znajduje się również w miodzie, burakach
Jest cukrem redukującym, hydrolizuje na dwie cząsteczki glukozy
Jest ważnym produktem pośrednim w gorzelnictwie , piwowarstwie, piekarnictwie
Ma bardzo przyjemny smak, używana jest do środków odżywczych dla dzieci, oraz jako dodatek do produktów dietetycznych
Ma zastosowanie też w przemyśle farmaceutycznym jako składnik tabletek
Nieredukujący trisacharyd, składa się z galaktozy, glukozy i fruktozy
Znajduje się w niewielkich ilościach w buraku cukrowym, trzcinie cukrowej, występuje też w nasionach bawełny, w orzechach laskowych, soi
Praktycznie nie ma słodkiego smaku
Zbudowana z dwóch cząsteczek galaktozy, glukozy i fruktozy
Występuje w roślinach strączkowych, batacie (słodki ziemniak)
Właściwości fizykochemiczne mono- i oligosacharydów
Wszystkie mono i oligosacharydy są dobrze rozpuszczalne w wodzie, słabo w alkoholach i nierozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach
Najlepiej rozpuszcza się D-fruktoza, potem sacharoza, glukoza, maltoza, laktoza najgorzej rafinoza
Ważna jest też higroskopijność, do produkcji granulatów, cukierków → mała higroskopijność np. sacharoza i jak trzeba zachować wilgoć to duża → fruktoza
Właściwości chemiczne sacharydów
W produktach cukry mogą występować jednocześnie w formach cyklicznych z grupą hemiacetalową, jak również w formie acyklicznej z wolną grupą karbonylową
Reakcje redukcji aldozy i ketozy zredukować do adlditioli
Glukoza → (redukcja H2)→sorbitol (D-glucitol)
D-mannoza→H2→D-mannitol←H2←D-frruktoza D-ksyloza→H2→D-ksylitol
D-glucitol występuje w wielu owocach tj. jabłko, śliwki, jagody
Jest nietoksyczny, higroskopijny, o słodkim smaku
Nie stanowi pożywki dla mikroorganizmów
Ma zastosowanie jako wypełniacz produktów farmaceutycznych i kosmetycznych
D-Mannitol - występuje w oliwkach, glonach morskich, grzybach i drzewach iglastych
Stosowany jest jako substancja przeciwzbrylająca, jako niskokaloryczny składnik, oraz substancja wypełniająca
|
D-ksylitol - występuje w jarzynach, owocach, kolbach kukurydzy oraz drzewach liściastych (gł. w brzozie)
Ma smak cukru, ale ma 2 razy mniej kalorii niż cukier, zwiększa przyswajalność wapnia
Posiada zdolność wzmacniania i mineralizacji szkliwa zębów, pełni rolę składnika w gumach do żucia
Nie powoduje przyrostu insuliny
REAKCJE ESTRYFIKACJI (acylowanie D-glukozy) działając na glukozę bezwodnikiem octowym otrzymuje się, w zależności od katalizatora, anomer α-pentoacetylogluopiranowy (katalizator kwaśny) lub anomer β (katalizator zasadowy)
Reakcje acylowania są wykorzystywane do otrzymywania:
Oktaoctan sacharozy (bezwodnik octowy) - stosowany jako czynnik nadający gorzki smak tonikom
Jak podziałamy na sacharozę kw. tłuszczowymi, szczególnie C12:0, C16:0, C18:0, na 3 grupy hydroksylowe w odpowiednich ilościach to otrzymamy emulgatory stosowane w przemyśle Jak 6-8 grup hydroksylowych zestryfikujemy otrzymamy tzw. oleoestry
Sacharydy z niektórymi metalami przejściowymi tworzą kompleksy np. sacharoza, glukoza fruktoza z żelazem
NIEENZYMATYCZNE BRUNATNIENIE ŻYWNOŚCI
|
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA REAKCJE MAILLARDA
obecność związków karbonylowych, przede wszystkim cukrów redukujących (ksylozy, rybozy, fruktozy, glukozy, ketozy, maltozy) i obecności związków aminowych. Spośród aminokwasów większą zdolność do tworzenia połączeń aminowo-cukrowych wykazują aminokwasy lepiej rozpuszczalne w wodzie i mające grupę aminową odsuniętą najdalej od karbonylowej
REAKCJA KARMELIZACJI - zachodzi podczas ogrzewania związków wielowodorotlenowych, tj. cukry, kwasy wielowodorotlenowe
proces ten zachodzi w temperaturze 150-200°C, nie wyżej niż 240°C
karmel ma właściwości redukujące i mimo głębokiej, brunatnej barwy ma małą siłę barwiącą
jest stosowany do produktów żywnościowych żeby nadać aromat i smak (barwę mniej)
|